2021年03月30日 | 是否可以配置网络分析仪，显示经过时域转换的迹线

2021-03-30 来源：eefocus

题：是否可以配置 Keysight PNA 系列网络分析仪，显示经过时域转换的迹线，例如阻抗与时间或距离的函数关系（相当于传统网络分析仪的“Z: Refl”模式）？

答案：PNA 网络分析仪系列可以显示经过时域转换后的响应，例如阻抗。然而，这必须使用方程编辑器，因而不能直接在时间域或距离域中显示。

历史：
许多传统的网络分析仪（例如 8753 / 8720 系列）都具有“Z: Refl”转换模式。用户可对 LinMag（线性）幅度格式的迹线进行时域低通步进转换，再进行“Z:Refl”转换。显示的结果是一条经过时域转换的迹线，表示作为时间或距离函数的阻抗。下面是在 PNA 系列分析仪上实现“类似”结果所需要执行的步骤。

注：大多数是德科技网络分析仪都提供时域选件，通常是选件 010。

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详细信息：
下面的图 1 显示了PNA 网络分析仪系列经过配置后测量时域转换数据的结果（显示为阻抗）。迹线 4“Tr4”是阻抗经过转换后的结果。

步骤/过程：

针对被测件/被测电缆配置适当的网络分析仪激励条件（起始频率、终止频率、IFBW、点数、功率等）。
使用“Low Pass Step（低通步进）”时域转换模式。在“Low Pass Step”转换模式中，推测出低至直流的频率和负频率，因此分析仪将相应地改变起始频率。在用户之前校准使分析仪可以改变起始频率。要实现此目标，首先设置“Low Pass Step”转换模式，接着按下“Set Freq. Low Pass（设置低通频率）”按钮。“PNA Transform（PNA 转换）”窗口见图 2。

执行“Set Freq. Low Pass”模式之后，执行适当的用户校准。
对最初的 S11 LogMag 默认格式进行“Low Pass Step”时域转换（迹线 1 “Tr1”，图 1）。这相当于图 1 中的迹线 2“Tr2”。
将转换后的响应格式改为 LinMag。这相当于图 1 中的迹线 3“Tr3”。
使用 PNA 系列方程编辑器对“Tr3”转换后的 LinMag 数据应用“Z:Refl”方程注 1。结果如图 1 迹线 4“Tr4”所示。

注 1：
Z:REFL = Z0 * (1 + S11) / (1 – S11)，其中 Z0 等于阻抗特征值（通常为 50Ω 或 75Ω）。然而，使用 PNA 上的方程编辑器将此方程应用于转换后的复数迹线数据（例如“Tr3”），校正过误差的 S11 参数不必像数学函数那样应用于转换后的数据。

下面是从 PNA 帮助文件摘录的 PNA 方程编辑器信息。详细信息见 PNA 帮助文件。

结果：
图 1 是具有 4 条 S11 迹线的 N5242B PNA-X单通道配置。这些迹线分别表示在 PNA 网络分析仪上获得时域转换后的信号（例如阻抗）的各个操作步骤。

“Tr4”表示经过“Low Pass Step”时域转换后的测试结果（例如阻抗）。X 轴为初始频率而不是时间，即使该数据是在“Tr3”（时域转换后的迹线）的基础上获得的。下面摘录的 PNA 帮助文件特别指出此结果将是频率。

如果阻抗和时间/距离信息特别重要，用户有多种选择：

使用 ATE 系统查询“Tr3”X 激励阵列和“Tr4”阻抗数据阵列，然后将这两个阵列合并为激励（时间）和阻抗（欧姆）。
将“Tr3”保存为 PRN CSV 分隔的文本文件，其中包括作为时间的 X 轴激励。将“Tr4”保存为 PRN CSV 分隔的文本文件，其中包括阻抗的响应值，单位是欧姆。整理和合并这些文本文件，使其只包括 X 激励（时间）和响应（阻抗，欧姆）。
时域转换窗口显示转换起始时间和终止时间。根据起始时间、终止时间和点数，计算线性斜率（或类似参数）。

为了让 PNA 网络分析仪系列能够显示转换后的阻抗数据，必须使用 PNA 方程编辑器调用方程：Z:REFL = Z0 * (1 + S11) / (1 – S11)。然而，数据必须是经过转换的 LinMag 数据，而不能是未经转换的基础 S11 参数；因此需要对迹线元素“Tr3”应用此方程。

检查“Tr4”，会发现平均阻抗为 50.77 Ω，峰峰值偏差为 2.26 Ω。被测件是 Keysight N4419AK20 3 英尺 3.5 毫米阳头至 3.5 毫米阴头电缆组件，使用 Keysight 85033-60016 50Ω 3.5 毫米阳头端接器进行端接。在分析仪端口 1 测试端口电缆上使用电子校准件进行校准。通过“Low Pass Step”转换模式、“Set Freq. Low Pass”模式，起始频率自动调节到 24.9688MHz。点数为 201，中频带宽为 1 KHz，信号源功率为 -5.0dBm。

网络分析仪时域转换函数关系

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